2020電力儲能鋰離子電池內(nèi)短路測試方法

PAGEPAGE1PAGEPAGE2電力儲能用鋰離子電池內(nèi)短路測試方法（試行版）范圍本標準規(guī)定了XX企業(yè)電力儲能用鋰離子電池內(nèi)短路測試的試驗原理、試驗條件、試驗步驟、檢驗規(guī)則和試驗結(jié)果處理等。本標準適用于矩形電力儲能用鋰離子電池（以下簡稱電池。規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T2828.1 計數(shù)型抽樣檢驗GB/T10592 高低溫試驗箱技術條件GB/T11651 個體防護裝備選用規(guī)范WB/T1061 廢蓄電池回收管理規(guī)范術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1電池單體cell實現(xiàn)化學能和電能相互轉(zhuǎn)化的基本單元，由正極、負極、隔膜、電解質(zhì)、殼體和端子等組成。3.2觸發(fā)元件triggercomponent植入電池內(nèi)部的可控觸發(fā)內(nèi)短路的金屬元件。試驗原理采用記憶性金屬合金制作成觸發(fā)元件，利用其記憶特性，常溫時保持表面平整，植入電池樣品中，當溫度升高時觸發(fā)元件尖端翹起，刺穿隔膜，實現(xiàn)電池內(nèi)部正極部分（包括正極極耳、正極集流體、正極活性物質(zhì)）與負極部分（包括負極極耳、負極集流體、負極活性物質(zhì)）之間的低阻性短接。試驗條件環(huán)境條件溫度試驗期間周圍環(huán)境溫度宜在25℃±2℃。濕度試驗期間周圍環(huán)境濕度宜在15%～90%。大氣壓力試驗期間大氣壓力宜在86kPa～106kPa。試驗設備充放電裝置充放電裝置應符合如下條件：測量范圍：電壓測量范圍滿足試驗要求。控制精度：±0.1%FS（滿量程。c）0.5%FS（滿量程尺寸測量裝置尺寸測量裝置的準確度為±1mm。防爆型溫箱防爆型溫箱應符合如下條件：a）溫度控制范圍：30℃～150℃。b）溫度準確度：±2℃范圍內(nèi)。c）升溫速度：≥3℃/min。防爆等級：ExdⅡBT4。GB/T10592規(guī)定的高溫試驗箱技術條件。熱電偶熱電偶應符合如下條件：a）測量范圍：0℃～1000℃；b）測量準確度：±0.5℃。試驗步驟一般要求試驗應在有充分安全保護的環(huán)境條件下進行，試驗場地應具備消防設備。試驗人員應配備防毒面具、手套、防護眼鏡、防護服等安全防護用品，防止試驗過程中電池起火、燃燒、爆炸等對人體造成傷害。GB/T11651的規(guī)定并經(jīng)國家相應的質(zhì)檢部門檢測，具有生產(chǎn)許可證及編號標志、產(chǎn)品合格證者，方可使用。樣品準備樣品完全放電電池樣品完全放電應按照如下程序：25℃±25h。30min。樣品制作植入觸發(fā)元件的電池樣品制作過程見附錄A。樣品完全充電樣品完全充電用符合如下條件：25℃±25h。30minc）30min布置熱電偶31所圖1 熱電偶布置示意溫箱加熱預熱將電池樣品垂直放置或水平放置（觸發(fā)元件側(cè)向上）在溫箱內(nèi)，將溫箱設置為30℃，保持10min。加熱電池樣品的加熱過程應符合如下程序：5℃/min的速率升溫。0（909045min后停止加熱。1h。1ms。過程中的試驗現(xiàn)象，包括樣品是否出現(xiàn)鼓脹、燃燒、爆炸。樣品回收處理試驗后電池樣品的回收應按照如下流程：1h。將電池樣品放入儲存容器，容器應具有耐腐蝕、耐壓、防火、防爆、絕緣、隔熱的特性。WB/T1061的相關規(guī)定。檢驗規(guī)則內(nèi)短路測試類型、內(nèi)短路判定條件和樣品數(shù)量見表1。表1 檢驗規(guī)則序號內(nèi)短路測試類型內(nèi)短路判定條件樣品數(shù)量1正極材料-負極材料短路電壓相較初始電壓下降超過100mV62正極鋁集流體-負極材料短路6注：電池樣品抽樣依據(jù)GB/T2828.1進行。試驗結(jié)果處理試驗結(jié)果處理方法如下：100mV經(jīng)歷的時間，按公式（1）計算：ΔT=T2T1 （1）式中：T1——電壓開始下降時刻，s；T2——電池樣品電壓下降首次超過100mV的時刻，s；計算電池樣品從內(nèi)短路觸發(fā)到試驗終止時刻的電壓變化值，按公式（2）計算：ΔU=UEU1 （2）式中：U1——電池樣品內(nèi)短路觸發(fā)時刻的電壓，V；UE——試驗結(jié)束時刻電池樣品的電壓，V。計算電池樣品內(nèi)短路觸發(fā)引起的溫升值，按公式（3）計算：Δt=tMt1 （3）式中：t1——電池樣品內(nèi)短路觸發(fā)時刻的溫度，℃；tM——電池溫度最大值，℃。試驗報告試驗報告中應包含如下信息：樣品名稱；樣品規(guī)格型號；樣品電壓與時間關系的曲線圖；T1、T2、ΔT；U1、UE、ΔU；樣品溫度與時間關系的曲線圖；t1、tM、Δt；樣品試驗過程中的試驗現(xiàn)象觀測結(jié)果（是否鼓脹、漏液、冒煙、燃燒、爆炸；試驗環(huán)境、試驗日期和試驗人員。附 錄 A（規(guī)范性附錄）記憶合金觸發(fā)元件的設計與加工記憶合金觸發(fā)元件材料測試中使用的觸發(fā)元件可使用鎳鈦記憶合金材料，具體材料成分、性能如表A.1所示。表A.1 記憶合金材料成分%（原子數(shù)）Ni，50.85%；O+N≤0.045%；C，0.007%；H，0.0009%；Ti≥49.09%相變溫度℃40±3屈服應力MPa≥470拉伸極限應力MPa≥1390延伸率≥12%注：相變指金屬材料在溫度和壓力改變時其內(nèi)部組織或結(jié)構會發(fā)生變化，即從一種相狀態(tài)到另一種相狀態(tài)的轉(zhuǎn)變；屈服應力指在材料拉伸或壓縮過程中，當應力達到一定值時，應力有微小的增加而應變卻急劇增長的現(xiàn)象稱為屈服，使材料發(fā)生屈服時的正應力就是材料的屈服應力；拉伸極限應力是指材料在拉伸斷裂時的最大應力值；延伸率指拉伸斷裂后，標距段的總變形與原始標距長度之比的百分數(shù)。記憶合金觸發(fā)元件按以下內(nèi)容加工：0.2mm±0.03mm，公差在±5%以內(nèi)。圖A.1 記憶合金觸發(fā)元件設計120400℃～450℃的熱風槍加熱約1min，使尖端定型。將加熱定型后的觸發(fā)元件復原，并在100℃的熱風槍下檢查是否會順利變形，若尖端翹起角度不足需重新加工。1min。電池樣品加工觸發(fā)元件植入觸發(fā)元件的植入按以下內(nèi)容進行：a）b）A.3A.2-短路類型，圖A.3所示為正